数据库范式与关系模式示例

数据库范式1NF2NF3NFBCNF（实例）通俗易懂的讲解本⽂对⼤多数初学数据库原理的同学绝对是个⼤福利，哈哈，完完整整的看完此篇博⽂⼀定能够清晰地理解数据库的四⼤范式。

不懂者留⾔相互讨论。

设计范式（范式,数据库设计范式,数据库的设计范式）是符合某⼀种级别的关系模式的集合。

构造数据库必须遵循⼀定的规则。

在关系数据库中，这种规则就是范式。

关系数据库中的关系必须满⾜⼀定的要求，即满⾜不同的范式。

⽬前关系数据库有六种范式：第⼀范式（1NF）、第⼆范式（2NF）、第三范式（3NF）、第四范式（4NF）、第五范式（5NF）和第六范式（6NF）。

满⾜最低要求的范式是第⼀范式（1NF）。

在第⼀范式的基础上进⼀步满⾜更多要求的称为第⼆范式（2NF），其余范式以次类推。

⼀般说来，数据库只需满⾜第三范式（3NF）就⾏了。

下⾯我们举例介绍第⼀范式（1NF）、第⼆范式（2NF）和第三范式（3NF）。

在创建⼀个数据库的过程中，范化是将其转化为⼀些表的过程，这种⽅法可以使从数据库得到的结果更加明确。

这样可能使数据库产⽣重复数据，从⽽导致创建多余的表。

范化是在识别数据库中的数据元素、关系，以及定义所需的表和各表中的项⽬这些初始⼯作之后的⼀个细化的过程。

下⾯是范化的⼀个例⼦ Customer Item purchased Purchase price Thomas Shirt $40 Maria Tennis shoes $35 Evelyn Shirt $40 Pajaro Trousers $25如果上⾯这个表⽤于保存物品的价格，⽽你想要删除其中的⼀个顾客，这时你就必须同时删除⼀个价格。

范化就是要解决这个问题，你可以将这个表化为两个表，⼀个⽤于存储每个顾客和他所买物品的信息，另⼀个⽤于存储每件产品和其价格的信息，这样对其中⼀个表做添加或删除操作就不会影响另⼀个表。

关系数据库的⼏种设计范式介绍1 第⼀范式（1NF）在任何⼀个关系数据库中，第⼀范式（1NF）是对关系模式的基本要求，不满⾜第⼀范式（1NF）的数据库就不是关系数据库。

补充讲义一、范式举例BCNF.如：课程号与学号）例4：R(X,Y,Z),F={XY->Z},R为几范式？BCNF。

例5：R(X,Y,Z),F={Y->Z，XZ->Y},R为几范式？3NF。

R的候选码为{XZ,XY}，（R中所有属性都是主属性，无传递依赖）二、求闭包数据库设计人员在对实际应用问题调查中，得到的结论往往是零散的、不规范的（直观问题好办，复杂问题难办了），所以，这对分析数据模型，达到规范化设计要求，还有差距，为此，从规范数据依赖集合的角度入手，找到正确分析数据模型的方法，以确定关系模式的规范化程度。

例1．已知关系模式R(U、F)，其中，U={A,B,C,D,E}; F={AB→ C, B→ D, EC → B , AC→B} ,求（AB）+F.解：设X(0)=AB○1计算X(1),在F中找出左边为AB子集的FD,其结果是：AB→C,B→D∴X(1)=X(0)UB=ABUCD=ABCD 显然，X(1)≠X(0)○2计算X(2),在F中找出左边为ABCD子集的FD，其结果是：C→E,AC→B∴X(2)=X(1)UB=ABCDUBE=ABCDE 显然，X(2)=U所以，（AB）+ F=ABCDE.（等于U，所以AB是唯一候选关键字）例2．设有关系模式R(U、F)，其中U={A,B,C,D,E，I};F={A→D,AB→E,B→E,CD→I,E→C},计算（AE）+解：令X={AE},X(0)=AE○1在F中找出左边是AE子集的FD,其结果是：A→D,E→C∴X(1)=X(0)UB=X(0)UDC=ACDE 显然，X(1)≠X(0)○2在F中找出左边是ACDE子集的FD，其结果是：CD→I∴X(2)=X(1)UI=ACDEI显然，X(2)≠X(1)，但F中未用过的函数依赖的左边属性已含有X(2)的子集，所以不必再计算下去，即（AE）+=ACDEI.因为，X（3）＝X（2），所以，算法结束。

数据库范式分解例题及解析数据库范式是一种设计数据库表结构的理论，旨在减少数据冗余并确保数据的一致性和完整性。

数据库范式分解是指将一个不符合范式要求的关系模式分解成若干个符合范式要求的关系模式的过程。

下面我将以一个简单的例题来解析数据库范式分解的过程。

假设有一个学生信息管理系统，其中有一个包含学生姓名、年龄、性别和所在班级的关系模式（表）StuInfo。

现在我们来分解这个关系模式，使其符合第三范式（3NF）的要求。

首先，我们观察到StuInfo表中存在部分数据冗余。

比如，一个班级内可能有多个学生，如果将班级信息也包含在StuInfo表中，就会导致班级信息的重复。

因此，我们需要将班级信息从StuInfo表中分离出来，创建一个新的班级信息表ClassInfo，包含班级ID和班级名称两个字段。

接下来，我们需要考虑学生信息之间的函数依赖关系。

假设学生姓名和年龄之间存在函数依赖关系，即一个学生的姓名唯一确定其年龄，那么我们需要将这部分数据分离出来，创建一个新的学生信息表Student，包含学生ID、姓名和年龄三个字段。

最后，我们再来看性别字段。

由于性别是一个固定的取值范围（男或女），不会因为其他属性的变化而改变，因此性别并不依赖于其他属性。

所以，性别字段可以留在StuInfo表中，不需要再进行分解。

通过以上分解过程，我们将原来的StuInfo表分解为了三个符合3NF的表，Student表、ClassInfo表和经过部分分解的StuInfo 表。

这样的设计能够减少数据冗余，确保数据的一致性和完整性，提高数据库的性能和可维护性。

总的来说，数据库范式分解是一个重要的数据库设计过程，通过合理的分解可以使数据库表结构更加规范化，减少数据冗余，确保数据的一致性和完整性。

在实际应用中，需要根据具体的业务需求和数据特点来进行范式分解，以达到最佳的数据库设计效果。

3nf关系模式例子
假设我们有一个关于公司员工的数据库。

我们希望设计一个符合第三范式（3NF）的关系模式。

以下是一个例子：
员工（员工号，姓名，出生日期，性别，电话号码，邮件地址）部门（部门号，部门名称，部门经理）
岗位（岗位ID，岗位名称，薪水）
员工部门（员工号，部门号，开始日期，结束日期）
员工岗位（员工号，岗位ID，开始日期，结束日期）
通过上述关系模式，我们可以分解数据，将其存储在多个表中，以减少数据冗余和提高数据一致性。

每个表都有一个主键，确保数据的唯一性。

员工表包含有关员工的基本信息，部门表包含有关部门的信息，岗位表包含有关岗位的信息。

员工部门表和员工岗位表则用于表示员工与部门以及员工与岗位之间的关系，同时还包含了关联的时间信息。

这就是一个符合第三范式的关系模式的例子。

通过这种设计，我们可以更好地组织和管理数据，并确保数据的准确性和一致性。

关系模式的范式
1. 第⼀范式
第⼀范式是最基本的规范形式，即关系中每个属性都是不可再分的简单项。

定义如果关系模式R所有的属性均为简单属性，即每个属性都是不可再分的，则称R属于第⼀范式，简称1NF，记住R属于1NF。

把满⾜1NF的关系称为规范化。

在关系数据库系统中只讨论规范化的关系，凡是⾮规范化的关系模式必须转化成规范化的关系。

因此，1NF是关系模式应具备的最起码的条件。

在⾮规范化的关系中去掉组合项就能转化成规范化的关系。

⼀个关系模式仅仅属于第⼀范式是不适⽤的。

它可能具有⼤量的数据冗余，存在插⼊异常、删除异常和更新异常等弊端。

2. 第⼆范式
定义如果关系模式R属于1NF，且每个⾮主属性都完全函数依赖于R的主关系键，则R属于第⼆范式，简称2NF，记作R属于2NF。

两个结论：
（1）从1NF关系中消除⾮主属性对关系键的部分函数依赖，则可得到2NF关系；
（2）如果R的关系键为单属性，或R的全体属性均为主属性，则R属于2NF。

仍然存在着下⾯⼀些问题：
（1）数据冗余
（2）插⼊异常
（3）删除异常
（4）更新异常
3. 第三范式
定义如果关系模式R属于2NF，且每个⾮主属性都不传递函数依赖于R的主关系键，则称R属于第三范式，简称3NF，记作R属于3NF。

数据库三大范式举例理解
数据库三大范式是指在数据库设计中，通过规范化设计，确保数据库表结构的合理性
和一致性。

三大范式是从第一范式（1NF）开始逐步优化实现的，每一级范式的约束条件都是在前一级基础上建立的。

第一范式（1NF）：原子性
第一范式要求每一列都具有原子性，即每一列的数据都是不可拆分的最小单元。

如果
一列数据可以细分成更小的数据单元，就需要将其拆分成不同的列。

例如，一个订单表中
的“商品名称”列如果包含多个商品名字，就应该把它拆分成多个单独的“商品名称”列。

这样可以保证数据的精确性和可用性。

第二范式要求每个非主键列完全依赖于主键，而不是部分依赖于主键。

即，一个表中
的每个非主键列只与主键有关，而不受其他非主键列影响。

例如，一个订单表中，包含商
品ID、商品名称、商品价格、订单数量等信息。

这时候，商品名称和商品价格这两个属性只与商品ID有关，与订单数量无关，因此需要把它们拆分成另一张表，以确保表中的数据不重复，避免出现数据冗余和不一致的情况。

第三范式（3NF）：消除传递依赖
综上所述，数据库三大范式是数据库设计过程中的基本原则，依次达到三大范式可以
提高数据库表结构的合理性和一致性，使数据查询和管理更加方便和高效。

数据库范式例题范式是一种关系型数据库设计的规范，它是通过对表结构进行优化来消除冗余数据、提高数据存储和操作的效率的。

常见的数据库范式有1NF、2NF、3NF等。

以下是一个例题：假设我们有一个学生信息表，包含以下字段：- 学生编号（Student_ID）- 姓名（Name）- 性别（Gender）- 年龄（Age）- 班级编号（Class_ID）- 班级名称（Class_Name）- 班主任姓名（Teacher_Name）这个表中存在冗余数据，比如班级编号、班级名称和班主任姓名都与班级相关，而不是与学生本身相关。

因此，可以使用范式将这个表优化为更好的结构。

首先，我们可以使用第一范式（1NF）来消除重复的数据，把表分成两个表：学生表和班级表。

学生表包含以下字段：- 学生编号（Student_ID）- 姓名（Name）- 性别（Gender）- 年龄（Age）- 班级编号（Class_ID）班级表包含以下字段：- 班级编号（Class_ID）- 班级名称（Class_Name）- 班主任姓名（Teacher_Name）接下来，我们可以使用第二范式（2NF）来消除部分依赖，即确保每个非主键字段完全依赖于主键。

在学生表中，班级名称和班主任姓名都只与班级相关，因此我们可以把它们从学生表中移除，放到班级表中。

最后，我们使用第三范式（3NF）来消除传递依赖，即确保每个非主键字段都不依赖于其他非主键字段。

在班级表中，班主任姓名只与班级编号相关，而不是与班级名称相关，因此我们可以把班主任姓名从班级表中移到另一个表中。

最终，我们将这个结构优化为三个表：学生表包含以下字段：- 学生编号（Student_ID）- 姓名（Name）- 性别（Gender）- 年龄（Age）- 班级编号（Class_ID）班级表包含以下字段：- 班级编号（Class_ID）- 班级名称（Class_Name）教师表包含以下字段：- 班级编号（Class_ID）- 班主任姓名（Teacher_Name）通过以上的优化，我们消除了冗余数据、提高了存储和操作的效率，并且让数据库结构更加清晰和规范。